技术领域
本发明涉及一种用于在挤奶过程中测量动物产奶量的设备 和方法。
背景技术
在乳品业中，在挤奶过程中测量如奶牛、绵羊或山羊等动 物的产奶量是有利的。从而，能够监测每个动物的能力并且可 以调整牧群的组成和动物的给食，以获得尽可能高的产奶量。
例如，在DE 3118865A1中描述了一种根据现有技术的确定 奶牛产奶能力的设备。以下，将参考图1详细描述该设备。
设备100包括导管111，通过导管111将奶和空气一起吸入。 奶被收集到导管111通向的收集容器113。收集容器113的底部设 置有排出导管114，排出管路114通向收集管路112。电磁阀115 设置在排出管路114的口部之前的近处。收集容器113的上侧连 接管道116，管道116经由收集容器113传送收集管路112中的真 空到吸出管111。
在设备100操作期间，通过电极117、119测量收集容器的充 填水平是否在电极119的高度之上或在电极117的高度之下。一 旦奶达到电极119，通过控制单元120打开电磁阀115。一旦电极 117暴露时，关闭电磁阀115。测量电磁阀115打开期间的时间， 并根据测量的时间来计算产奶动物的产奶量。
设备100的管路114被构造成使得当电磁阀115打开时流经 排出管路114的奶流量(milk flow)大于挤奶期间发生的最大奶 流量。奶牛可产生高达12kg/min的奶流量。如果奶流量相当地 小，电磁阀仅在非常短的时间段内打开，以及在挤奶过程中， 可仅发生很少的电磁阀的打开和关闭操作。因此，难以测量低 的奶流量。特别地，对如绵羊或山羊等产出比12kg/min低很多 的奶流量的动物来说，会发生这种情况。在挤奶过程的开始和 结束时也可能发生比中间阶段低很多的奶流量。对于奶牛，挤 奶和结束挤奶(基本上不增加来自奶牛的奶的挤奶)的界线可 认为是200g/min。这意味着对于奶牛，测量低至0.2kg/min的低 奶流量可认为是合理的。
此外，设备100仅确定动物的产奶总量。由于设备100的间 歇运行模式，设备100不适于测量挤奶过程中的奶流量的变化。
在设备100中，制作比较长的排出管路114，以使得由收集 容器113的充填水平的波动引起的通过排出管路114的奶流量的 变化维持在低的水平。这将导致设备100的较大的结构高度，由 此限制设备100的可运输性。
其它奶量测量设备的现有技术的描述见US 3,919,975A、US 6,497,143B1、DE 31 01 302A1以及EP 0 382 852A1。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够测量剧烈变化的奶流量的设 备和方法。
本发明的另一目的是提供一种能测量挤奶过程中发生的奶 流量的设备和方法。
本发明的进一步的目的是提供一种在挤奶过程中测量动物 产奶量的可运输的设备。
一种用于在挤奶过程中测量动物产奶量的设备，其包括： 容器、供给单元、排出单元、充填水平测量装置、控制单元和 估算单元。所述供给单元构造为向所述容器供给奶以及可连接 到挤奶机的挤奶单元。所述排出单元构造为从所述容器排出奶 以及可连接到所述挤奶机的挤奶管路，所述挤奶管路适于具有 施加到其上的挤奶真空。所述排出单元包括用于改变排出开口 的尺寸的部件，当奶从所述容器排出时，奶流过所述排出开口。 允许排出所述容器的奶流过的所述排出开口可调节到至少两个 尺寸。所述充填水平测量装置构造为测量所述容器内的奶的充 填水平。所述控制单元构造为：根据由所述充填水平测量装置 确定的所述容器内的奶的充填水平来控制用于改变所述排出开 口的尺寸的部件，以设定所述排出开口的尺寸而使得所述充填 水平保持在预定范围内。所述估算单元构造为基于所述排出开 口的设定尺寸和由所述充填水平测量装置测得的充填水平来计 算进入所述容器的奶流量。
通过可由所述控制单元、所述充填水平测量装置和所述用 于改变排出开口的尺寸的部件完成的将所述充填水平设定在预 定范围内，该设备可在相似的运行条件下用于变化的奶流量。 因此，设备不仅可以用于可发生高达12kg/min奶流量的奶牛的 挤奶，而且可以用于在挤奶结束时可发生20至50g/min的较小奶 流量的如绵羊或山羊等其它动物的挤奶。
从所述容器的排出量基本上取决于在所述排出开口处的奶 具有的流体静压以及取决于所述排出开口的尺寸，所述流体静 压为所述充填水平的函数，并且可基于该些数值和/或借助于校 准来计算从所述容器的排出量。每单位时间进入所述容器的奶 流量基本上等于从所述容器的排出量与容器内奶量的增长的 和。如果容器的形式已知，所述容器内奶量的增长可从所述充 填水平的时间变化计算得到，其中充填水平减小则所述容器内 奶量的增长为负值。从而，可测量在挤奶过程中进入容器的奶 流量。
在一些实施方式中，所述控制单元适于：如果所述容器的 所述充填水平超过预定上限阈值，则增大所述排出开口；如果 所述充填水平低于预定下限阈值时，则减小所述排出开口。所 述控制单元适于当超过所述上限阈值和/或未达到所述下限阈 值时，基于由所述估算单元计算的奶流量来确定：在所述排出 开口的所述至少两个尺寸中的一个尺寸的情况下，是否能够建 立进入所述容器的奶流量与流出所述容器的奶流量之间的平 衡，以及如果能够建立平衡，则调节为所述排出开口的该尺寸。
通过在超过上限阈值时增大排出开口以及在未达到下限阈 值时减小排出开口，充填水平可保持在能进行准确测量的数值 范围。通过设定排出开口的尺寸使得进入容器的奶流量和流出 容器的奶流量之间的平衡被建立，可减少必需调节排出开口尺 寸的操作的数量。
在本发明的一些实施方式中，所述用于改变排出开口的尺 寸的部件构造为使得能在所述排出开口的允许奶流过的三个以 上的不同尺寸之间进行调节。通过提供两个以上的可能的排出 开口尺寸，更容易建立进入容器的奶流量与流出容器的奶流量 之间的平衡，因为存在更多可能将排出开口的尺寸适应于进入 容器的当时奶流量。
在本发明的一些实施方式中，所述排出开口的允许奶流过 所述排出开口的能调节的尺寸中的至少一个或所有能够被构造 成使得：在进入所述容器的奶流量位于0.5kg/min至12kg/min范 围的子范围时，在进入所述容器的奶流量与流出所述容器的奶 流量之间建立平衡，使得所述充填水平位于预定范围。测量奶 牛的产奶量时，通常需要对0.5kg/min至12kg/min的范围的奶流 量进行测量。通过提供允许在特别涉及奶牛的该范围的子范围 内建立平衡的排出开口的一个以上的可调节尺寸，在较长时间 段中测量奶牛产出的奶量的过程中，可在维持供给到容器和从 容器排出之间的平衡的同时进行以上测量过程，因此需要非常 少量的改变排出开口尺寸的切换操作。从而，在用电力操作设 备的情况下，可降低该设备的能耗。
此外，估算单元可适于通过来自容器的奶流量的时间积分 来确定在挤奶过程中动物的产奶总量，所述奶流量是根据排出 开口的尺寸和充填水平确定的。因为在一些实施方式中，可以 以比进入容器的奶流量更高的精度确定流出容器的奶流量，所 以可以实现对动物产奶总量的特别准确的测量。
在一些实施方式中，充填水平测量装置包括皮托管、气体 供给部和压力测量装置。皮托管包括位于容器内部的、在容器 的最小充填水平下方的底端。气体供给部适于向皮托管注入气 体、特别是空气，使得气体在皮托管底端从皮托管排出。压力 测量装置适于测量皮托管内部与容器的位于最大充填高度上方 的区域之间的压力差。
当气体从皮托管的底端排出时，不仅必须克服存在于容器 上部区域的压力，由于容器连接到被施加挤奶真空的挤奶导管， 该压力可低于环境空气压力，而且必须克服皮托管底端的奶的 流体静压。容器的充填水平越高，该压力越大。因此，在皮托 管中建立了基本上等于容器内部压力与流体静压之和的压力。 然而，在容器的位于最大充填水平上方的无奶的区域，仅存在 容器的内部压力。因此，通过测量压力差，可确定奶的流体静 压，所述流体静压为用于所述容器的充填水平的测量值。在两 处气体之间测量压力差，使得压力测量装置不必进入而接触奶。 从而，可防止如果压力测量装置接触奶而可能发生的压力测量 装置的酪化和/或钙化。此外，通过使压力测量装置与设备的接 触奶的那些部分分离，可减少机械损坏压力测量装置的风险。
气体供给部可包括与设备周围接触的皮托管开口，使得通 过挤奶真空将来自周围的空气吸入皮托管。因此，可利用降低 复杂度的设备保证气体供给。由挤奶机为气体供给部提供所需 的能量，从而设备不需具有自身的用于气体供给的能源。
皮托管可包括位于皮托管的开口底端的边缘的至少一个切 口。气体可通过切口流出皮托管，以及可以以规则小气泡的形 式通过奶上升。从而，可避免可导致皮托管内压力波动的非规 则气泡的形成。
在一些实施方式中，压力测量装置包括压差传感器、第一 导管和第二导管，压差传感器适于测量压差传感器的第一部分 和压差传感器的第二部分之间的压力梯度，第一导管连接皮托 管的内部和压差传感器的第一部分，第二导管连接容器的位于 最大充填水平上方的区域和压差传感器的第二部分。与利用彼 此独立的两个压力传感器的测量压力差相比，压差传感器提供 了防止或至少减少测量结果恶化的可能性，该恶化是由于压力 传感器之间的例如关于线性、偏移和温度历程的微小差别造成 的。
在一些实施方式中，在皮托管内部的第一导管的端部和/或 在容器内部的第二导管的端部可具有滴口突出部(drip projection)。从而，能防止可导致压力测量恶化和损害压差传感 器的奶或清洗液向导管内的渗透。
在第一导管和压差传感器之间和/或在第二导管和压差传 感器之间，可布置由透气体但不透液体的材料制成的隔膜。从 而，可保护压差传感器的电子部件免受如奶雾、清洗液体和/或 冷凝水形式的湿气影响。
此外，设备可包括用于加热压差传感器的加热装置。从而， 压差传感器可被保持在稍高于环境温度的温度，以抑制在压差 传感器上形成冷凝水。
在一些实施方式中，用于改变排出开口的尺寸的部件可包 括具有至少两个不同尺寸的开口的盘。盘布置在排出单元的开 口的前方，可相对于排出单元的开口移动，通过移动盘使至少 两个开口中的每一个开口均可被布置在排出单元的开口的前 方，从而使得当奶从容器排出时，奶流过盘的至少两个开口中 的位于排出单元的开口前方的一个开口。此外，可设置使盘相 对于排出单元的开口移动的盘驱动部件。
因此，排出开口的尺寸可通过将所述至少两个开口中的具 有所需尺寸的一个开口布置到排出单元的前方来调节排出开口 尺寸。从而，排出开口的尺寸可以离散的间隔设定，因此达到 调节后的尺寸的高精度。
在一些实施方式中，盘可绕垂直于盘底面的轴旋转。盘的 至少两个开口绕轴布置，以及盘的底面与排出单元的开口的边 缘接触。
由于需要较少量的能量用于旋转盘，特别是，如果具有较 好的润滑性能的奶存在于盘的底面和开口的边缘，可保持低的 设备能耗，能够实现利用小的轻便电池的电池操作，以及可使 用具有较弱和因此轻便的盘驱动部件。从而，可实现容易使用 和稳固的设备。
容器可具有竖直方向。至少在容器的位于最大充填水平和 最小充填水平之间的区域，容器的内部空间在与竖直方向正交 并在该区域与容器相交的平面内的横截面积可以为常数，盘绕 其旋转的轴朝向容器的竖直方向倾斜。
由于由最大充填水平和最小充填水平之间的横截面积的恒 定性限定的、例如在筒状容器的情况下可为筒的轴线的容器的 竖直取向，确定了设备运行期间竖直方向为垂直的容器的标准 方向。通过盘的倾斜，排出开口附近的容积可设置为仅小余量 的奶聚集之处。因此，可有利于在挤奶过程结束时容器的完全 排空。
在一些实施方式中，盘可绕其旋转的轴可与容器的竖直方 向正交。从而，排出单元可安装在容器的侧壁，从而能够降低 设备的结构高度。
在一些实施方式中，盘包括无开口存在的区域，以及盘可 相对于排出单元的开口移动，使得可通过移动盘将盘的无开口 区域移到排出单元的开口的前方，以关闭排出单元的开口。
从而，可基本上完全地防止液体从容器排出。其可用于测 量可如对绵羊和山羊的挤奶过程结束时发生的较少的奶流量。 在奶流量小的情况下，可基本上完全地防止自容器的排出，以 及可根据容器充填水平的上升确定奶流量。当对在挤奶过程中 产奶总量小于设备的容器容积的动物挤奶时，排出开口也可在 整个挤奶过程中保持关闭，在小的奶流量时，与利用打开的排 出开口的测量相比，利用关闭的排出开口的测量可达到改进的 测量精度。
当清洗设备时，也可使用排出单元的开口被基本完全关闭 的可能性，以在关闭排出开口时利用如水等清洗液交替地将容 器基本上灌满，并且通过打开排出开口而使容器排空。从而， 即使利用较小量的水，也可实现设备的有效清洗。
盘的无开口的区域可布置在所述至少两个开口中的最大开 口的附近。从而，可快速地实现关闭的排出开口和最大开口的 排出开口之间的切换，其允许容器在挤奶过程完成后以及当清 洗设备时被快速排空。
在一些实施方式中，盘具有多个开口，这些开口的尺寸构 造为使得在容器的预定充填水平时通过两个相邻开口的奶流率 彼此相差预定的流率差。
两个相邻开口之间的流率差对反应时间具有影响，在该反 应时间内，必须作出决定：是维持排出开口的当时尺寸，还是 通过移动盘使得邻近当时使用的盘开口的开口布置到排出单元 的开口前方来设定更大或更小尺寸的排出开口。当相邻开口之 间的流率差具有相同的值时，反应时间独立于进入容器的奶流 量。从而，可简化设备的控制。
在最大充填水平时容器内的奶量和在最小充填水平时容器 内的奶量之差与流率差之间的比可大于约20秒。
当在容器的最小充填水平时排出开口的尺寸减少一级时， 直到达到最大充填水平的时间可至少由上述表示的比近似地确 定，在上述时间为将充填水平保持在可测量范围而进行到更大 开口的切换。相应地，在最大充填水平向较小开口的切换时， 直到达到最小充填高度的时间也可至少由上述表示的比近似地 确定。当该比大于大约20秒时，在两个连续切换操作之间的时 间可大于约20秒，使得可防止将意味着设备高能耗的快速切换。
在一些实施方式中，用于改变排出开口的尺寸的部件可包 括具有可调节开口的关闭部件。从而，排出开口尺寸的基本上 连续调节成为可能。
在一些实施方式中，用于改变排出开口的尺寸的部件包括 两个以上的容器开口和两个以上的关闭机构。每个关闭机构适 于关闭和露出分配到该关闭机构的容器开口。排出开口由容器 的所有的露出开口形成。控制单元适于控制关闭机构，以通过 关闭和/或露出容器的一个或多个开口来调节排出开口的尺寸。
在一些实施方式中，用于改变排出开口尺寸的部件可包括 盘。该盘可绕与该盘底面垂直的轴旋转，所述轴布置于排出单 元的开口附近。该盘的从所述轴到所述盘的边缘的半径作为关 于所述轴的角度的函数从第一值增大到第二值，第一值小于或 等于从所述轴到排出单元的开口的在朝向所述轴的那侧的边缘 的距离，第二值大于或等于从所述轴到排出单元的开口的在远 离所述轴的那侧的边缘的距离。
取决于盘的位置，盘可露出或全部或部分覆盖排出单元的 开口。开口被盘覆盖的部分越大，通过开口的奶流量被盘限制 得越多。排出单元的未被盘覆盖的开口部分形成可通过绕轴旋 转盘来改变其尺寸的排出开口。
设备可包括倾斜度传感器和估算单元，其中，估算单元可 适于根据由倾斜度传感器测得的倾斜度对所计算的奶流量进行 校正。由此，可减少倾斜保持设备导致的奶流量的测量恶化。
此外，设备可包括用于分离奶和传输空气的离心机头 (centrifuge head)，其中离心机头的入口可连接挤奶机的挤奶 杯，并且离心机头的奶出口通向容器。此外，设备可包括将空 气从离心机头于排出开口的远离容器那侧引导向排出单元的旁 通管路。从而，可减少由奶与空气的混合物和/或不期望的排出 开口上下游的压力差引起的测量的恶化。此外，以该种方式可 减少由设备引起的流量损失，从而提高挤奶速度和/或奶量。
在一些实施方式中，排出单元可包括收集室，所述收集室 包括第一入口、第二入口和出口，其中，第一入口连接到排出 开口，第二入口连接到旁通管路，出口可连接到挤奶机的挤奶 管路。此外，设备可包括用于关闭出口的部件。
通过关闭收集室的出口，通过设备的空气和奶流动可被中 断，由此完成挤奶。因此，可由用于在挤奶过程中测量动物产 奶量的设备进行挤奶过程的终止，由此不再需要例如真空关闭 阀门或气动软管夹等附加配件。
在一些实施方式中，为计算进入容器的奶流量，估算单元 可适于根据容器内充填水平的时间变化确定容器内奶量的时间 变化，适于根据排出开口的尺寸和充填水平确定从容器的排出 流率，以及适于计算容器内奶量的时间变化与排出流率的和。 从而，可进行对进入容器的当时奶流量的精确确定。
根据本发明的用于在挤奶过程中测量动物产奶量的方法包 括：将在挤奶过程中动物产出的奶供给到容器。测量容器中奶 的充填水平。根据测得的容器内奶的充填水平，改变奶可通过 其流出容器的排出开口的尺寸。为该目的，使用排出开口，其 构造为使得排出开口的允许奶流过该排出开口的至少两个不同 尺寸可调节。设定排出开口的尺寸使得容器内奶的充填水平保 持在预定范围。根据排出开口的设定尺寸以及由充填水平测量 装置测得的充填水平计算进入容器的奶流量。
在一些实施方式中，如果容器的充填水平超过预定上限阈 值，则增大所述排出开口的尺寸，以及如果容器的充填水平下 降到预定下限阈值以下，则减小所述排出开口的尺寸。如果所 述上限阈值被超过和/或未达到所述下限阈值时，则根据所计算 的进入所述容器的奶流量确定：在排出开口的至少两个尺寸的 一个尺寸的情况下，是否能够建立进入容器的奶流量和流出容 器的奶流量之间的平衡。如果能够建立平衡，则设定排出开口 的该尺寸。
排出开口可构造为使得可设定排出开口的允许奶流过排出 开口的三个以上的不同尺寸。
排出开口的允许奶流过排出开口的至少一个可调节尺寸或 所有的可调节尺寸在一些实施方式中可构造为使得：当所述充 填水平位于预定范围时，在进入容器的奶流量在0.5kg/min至 12kg/min范围的子范围时，在进入容器的奶流量和流出容器的 奶流量之间建立平衡，使得充填水平处于预定范围内。
此外，可通过流出容器的奶流量的时间积分确定在挤奶过 程中动物的产奶总量，该奶流量是根据排出开口的尺寸和充填 水平计算的。
可通过具有开口底端的皮托管对充填水平进行测量，该开 口底端位于容器内最小充填水平的下方。将气体特别是空气供 给到皮托管的内部，使得气体在皮托管的底端从皮托管排出， 以及可测量皮托管内部和容器的位于最大充填水平上方的区域 之间的压力差。根据压力差，可计算充填水平。
排出开口的尺寸的改变可包括移动具有两个以上不同尺寸 的开口的盘。该盘安装在排出单元的开口前方。盘的开口中的 一个开口布置于排出单元的开口前方，使得奶可通过盘的开口 流出容器。
在一些实施方式中，容器可包括两个以上的开口。改变排 出的开口的尺寸的操作可包括关闭和/或露出容器的一个或多 个开口。在这些实施方式中，排出开口由所述容器的所有露出 的开口构成。
在一些实施方式中，改变排出开口的尺寸包括使盘旋转， 该盘可绕垂直于盘底面的轴旋转。该轴布置在排出单元的开口 附近。盘的从轴到盘的边缘的半径作为关于轴的角度的函数从 第一值增大到第二值，第一值小于或等于从轴到排出单元的开 口的在朝向轴那侧的边缘的距离，第二值大于或等于从轴到排 出单元的开口的在远离轴那侧的边缘的距离。
奶流量的计算可包括：根据充填水平的时间变化，确定容 器内奶量的时间变化，以及根据排出开口的尺寸和充填水平， 确定从容器的排出流率，以及可计算容器内奶量的时间变化和 所述排出流率的和。
可测量容器的倾斜度，以及根据测得的倾斜度可对测得的 奶流量进行校正。
附图说明
将参照附图说明本发明的实施方式，其中：
图1是根据现有技术的用于确定奶牛的产奶量的设备的示 意图；
图2是根据本发明的实施方式的用于在挤奶过程中测量动 物产奶量的设备的示意性剖视图；
图3是根据本发明的实施方式的用于在挤奶过程中测量动 物产奶量的设备的示意性立体图；
图4是根据本发明的设备中的与用于改变排出开口尺寸的 部件一起使用的盘的示意图。
图5是根据本发明的另一实施方式的用于在挤奶过程中测 量动物产奶量的设备的示意性剖视图；
图6a示出根据本发明的实施方式的设备中的用于改变排出 开口尺寸的部件的示意性俯视图。
图6b和图6c是图6a中所示的用于改变排出开口尺寸的部件 的示意性剖视图。
图7示出根据本发明的实施方式的设备中的用于改变排出 开口尺寸的部件的示意性俯视图。
具体实施方式
图2示出了根据本发明的实施方式的用于在挤奶过程中测 量动物产奶量的设备200的示意性剖视图。图3示出了设备200 的示意性立体图。
设备200包括适合接收奶的容器201。
此外，设备200包括构造成将奶供给到容器201的供给单元 202。供给单元202可经由端口205与挤奶机的挤奶单元连接。由 此，奶和空气的混合物能从挤奶机供给到供给单元202。
在某些实施方式中，供给单元202可包括离心机头250，该 离心机头250适于分离挤奶机供给的奶中的空气。
离心机头250包括具有关于对称轴线251基本上旋转对称的 形状的杯203。端口205终止于杯203上部的输入开口204。在杯 203的下端设置有奶排出开口206，奶可通过该排出开口从杯203 进入容器201。杯203从设置输入开口204的上部向设置奶排出开 口206的下端逐渐变细。
输入开口204布置成使得来自挤奶机的奶和空气的混合物 沿基本上垂直于对称轴线251且基本上平行于杯203的内壁的切 线方向进入离心机头250的内部。由此，获得奶和空气的混合物 关于对称轴线251旋转的运动。在旋转运动期间，奶压向杯203 的内壁，而比奶密度低的空气朝向对称轴线251运动。
当奶的旋转速度由于与杯203的内壁摩擦而降低到使得向 下吸引奶的重力大于由于杯203的圆锥状而向上拉奶的离心力 的程度时，奶能通过奶排出开口206进入容器201。
空气能在旁通管路207的上端进入开口208，旁通管路207 能被布置为使得对称轴线251穿过开口208延伸。由于围绕开口 208布置的环形结构209，能进一步地防止奶滴进入开口208。因 此，由于当空气流入旁通管路207时奶被供给到容器201，所以 能实现奶和空气的分离。
在某些实施方式中，可在容器201的奶排出开口206的下方 设置分配板和/或滤栅(为清楚而未在图2中表示)。分配板和滤 栅的特征将在下文参考图5详细说明。
设备200还包括排出单元211，其构造为从容器201排出奶。 排出单元211可经由端口212与挤奶机的挤奶管路连通，该挤奶 管路在挤奶机操作期间具有施加到其中的挤奶真空。
排出单元211包括收集室240。旁通管路207的下端210通向 收集室240。在某些实施方式中，旁通管路207能基本上垂直地 延伸穿过离心机头250的奶排出开口206以及穿过容器201。旁通 管路207能在奶排出开口206附近变窄。由此，能减少旁通管路 207对通过奶排出开口206的奶流量的限制。在其它实施方式中， 旁通管路207可被不同地布置，在下文参照图5对其做出更详细 的解释。
排出单元211还包括在容器201的底部通向容器201内部的 开口215。奶能经由开口215从容器201内部进入收集室240内。 由此，已在离心机头250中被分离的奶和空气在收集室240中再 次聚集。
收集室240经由旁通管路207、离心机头250的内部空间以及 奶排出开口206与容器201的上部连通，使得在收集室240和容器 201之间产生压力平衡。当端口212连接被施加挤奶真空的挤奶 机的挤奶管路时，容器201的上部暴露于基本上等于挤奶真空的 压力。
当经由奶输入开口206进入容器201的奶收集在容器201内 部时，挤奶真空占据容器201上部的奶面上方，并且由奶施加的 流体静压作用在容器201底部。容器201中的奶的液面越高，流 体静压越大。
由于挤奶真空施加到收集室240，所以在开口215的容器201 内部所在侧和开口215的收集室240所在侧之间存在压力差，所 述压力差等于容器201内奶的流体静压，而与挤奶真空的强度无 关。因此驱使奶通过开口215的压力实质上与挤奶真空的确切值 无关，由此能防止挤奶真空的波动对通过开口215的奶流量的影 响。
排出单元211包括用于改变排出开口的尺寸的部件213，当 奶从容器201排出时奶通过该排出开口流入收集室240。
在图2所示的实施方式中，部件213包括盘214。盘214的视 图如图4所示。
盘214具有圆形的形状，其包括围绕盘214的中心布置的开 口401-407。在盘214的中心可设置可供轴217穿过的镗孔409， 盘214安装在轴217上并且可绕轴217旋转。开口401-407具有不 同的尺寸，其中开口401-407的尺寸沿逆时针方向从开口401到 开口407逐渐减小。在其它实施方式中，开口401-407的尺寸也 可沿顺时针方向减小。
开口401-407可分别设置在盘214的扇区上。在图4所示的实 施方式中，在盘214的基本等尺寸的8个扇区的7个扇区中，分别 布置有开口401-407中的一个，而第8个扇区408中未设置开口。 第8个扇区408构成了盘的不设置开口的区域，该区域布置在最 小开口407和最大开口401之间。
盘不是必须包括7个开口。在其它实施方式中，可设置更多 或更少的开口，其中开口的数目可大于或等于2。在某些实施方 式中，可设置3个以上的开口。同样地，盘214不是必须为圆形。 在其它实施方式中，盘可具有如多边形等的形状。
开口401-407中较小的开口、例如开口405、406和407可基 本上为圆形，而较大的开口401-404可具有朝向盘214的中心变 细的长孔形状。从而，在盘214的扇区的限制下，与具有圆形开 口的、具有相同数目的扇区和相同半径的盘214相比，可在开口 401-407中设置较大的截面区域。但是在其它实施方式中，所有 的开口401-407可为圆形或具有其它形状。
盘214布置在开口215的前方。盘的底面可与开口215的边缘 接触，由此可防止奶通过盘与开口215的边缘之间的空间流出容 器201而流入收集室240。在某些实施方式中，开口215可布置在 容器201底部的突出部216的端部。从而，与盘214被放置在容器 201底部的实施方式相比，能减小盘214与开口215的边缘216之 间的接触面，从而能减小盘214与开口215的边缘216之间的摩 擦。此外，由于盘214的面对开口215那侧的较大部分能被液体 冲洗，并且由于盘214的旋转，盘214和开口215的边缘216之间 的液体能被交换，因此可基本上防止或至少减少盘214和开口 215的边缘之间的润滑膜(lubricant film)的卫生学上的危险发 展。
可通过盘驱动部件218使盘214绕垂直于盘214的底面的轴 217旋转。轴217可安装在开口215附近，其中轴217与开口215 的朝向轴217的边缘之间的距离可小于盘214的半径。从而，通 过旋转盘214，盘的开口401-407中的一个可布置在排出单元211 的开口215的前方。开口215可成形为使得开口215能被盘214的 一个扇区完全覆盖，从而奶可正好通过开口401-407中位于开口 215前方的一个开口流出容器201而流入收集室240。在某些实施 方式中，开口215可具有圆的扇区的形状，该圆的中心与轴217 的位置重合，开口215的开口角度可等于360°的角度与盘214的 扇区数目之间的比。
盘的开口401-407中布置在排出单元211的开口215前方的 一个开口形成排出开口，奶通过该排出开口能够流出容器201。 可通过旋转盘214并且使开口401-407中的另一个开口定位在排 出单元211的开口215的前方来改变排出开口的尺寸。可通过将 不具有开口的扇区408定位在排出单元211的开口215的前方而 使得开口215基本上被盘214完全覆盖，从而停止奶从容器201 的排出。
在一些实施方式中，盘驱动部件218可包括步进马达，其中， 在某些实施方式中可设置用于在步进马达的旋转速度和盘214 的旋转速度之间减速的齿轮。盘驱动部件218可构造为使得将盘 214的与当时定位在开口215前方的开口相邻的开口定位在开口 215前方所需的时间段为大约0.1秒到大约0.3秒的范围。由于奶 的较好的润滑性能和作用在盘214上的、最大可等于盘214的扇 区上的流体静压的较低的压力，以及由于盘214的较低的惯性 矩，在某些实施方式中，盘214可由不锈钢制作、具有大约60mm 的直径和大约0.6mm的厚度该特征也可以通过功率较低和重量 较轻的步进马达来实现。
由于如上所述的容器201底部的奶和收集室240之间的压力 差基本上等于容器201中的奶的流体静压，所以奶流过排出开 口。由于当容器201中奶的充填水平上升时，流体静压增大，所 以流过排出开口的奶流量随充填水平的增加而增大。通过排出 开口的奶流量还取决于排出开口的尺寸，其中在充填水平保持 不变的情况下，奶流量随排出开口的增大而增大。
对于可借助用于改变排出开口的尺寸的部件213调节的各 尺寸，通过排出开口的奶流量可确定为充填水平的函数。
在某些实施方式中，可以以“单位面积的奶质量”为单位 (unit)来测量容器201的充填水平。如果奶中没有气泡，则可 以根据以该单位表示的充填水平、通过用充填水平除以奶的密 度来计算容器201中的奶的充填高度。但是，容器201中的奶可 能含有一定量的气泡，由于空气的密度比奶的密度低得多，所 以这些气泡对奶的质量几乎没有贡献。容器201的上部可存在大 量的气泡，使得奶具有泡沫稠度(consistency)。因为容器201 中的气泡由于密度低而上升，所以在容器的下部存在少量的气 泡。从而，流过排出开口的奶具有非常小的气泡比例。通过排 出开口的奶流量取决于容器201底部的奶与收集室240之间的压 力差，该压力差又由在容器底部支撑的液柱的重力确定。由于 气泡的重量可以忽略，所以可以忽略气泡对压力差的贡献。因 此，压力差实质上取决于单位面积的奶质量，而充填高度还取 决于气泡的数量和尺寸以及随动物种类的不同而不同的奶密 度。
因此，如果奶流量确定为通过单位面积的奶质量测得的充 填水平的函数，则可更加准确地确定通过排出开口的奶流量。
通过排出开口的奶流量至少大约可与容器201内奶的充填 水平s的平方根成正比。通过使充填水平预定的奶在确定的时间 段内通过排出开口流出并且测量流出的奶量，由此实验性地确 定比例常数。该时间段可确定为使得流出的奶量比容器201内的 奶量小，由此使充填水平仅被流出而略微改变。比例常数则由 测得的奶量除以预定充填水平的平方根和该时间段的持续时间 的乘积而获得。
在其它实施方式中，比例常数可通过测量在不同充填水平 时在确定的时间段期间流出的奶量而获得，以下形式的函数适 用于测得的数据。
M ( s ) = Δt · a · s - - - ( 1 ) ]]>
其中，M(s)表示在充填水平s时在时间段期间Δt流出的奶 量，a表示探求的比例常数。
由于比例常数已知，通过排出开口的奶流量F可基于充填水 平s而根据以下等式计算。
F = a · s - - - ( 2 ) ]]>
可使用“单位时间的奶质量”为单位来测量奶流量。
在其它实施方式中，另一种函数可适用于测得的数据。在 另外的实施方式中，通过开口的奶流量可通过理论计算确定为 充填水平的函数。
对于盘214的开口401-407中的每一个开口，由于开口 401-407的尺寸不同，导致比例常数a不同。
此外，设备200包括充填水平测量装置219。充填水平测量 装置219可包括皮托管(pitot tube)220。皮托管220具有位于容 器201内部的开口下端221，该开口下端221低于由图2中的虚线 222表示的容器201的最小待测量充填水平所在的充填高度，使 得当容器灌装为超过最小充填水平时，皮托管220的下端221位 于奶面以下。在皮托管220的上端224具有气体供给部，该气体 供给部包括在上端关闭皮托管220的关闭部件。皮托管220的上 端224位于设备的附近，使得周围的空气由于挤奶真空而通过孔 被吸入皮托管220。关闭部件的尺寸可形成为使得皮托管的周围 和内部之间的压力差为50kpa时、每分钟大约有一升的空气流入 皮托管220，该50kpa对应于挤奶真空的典型值。
在本发明的其它实施方式中，空气或其它气体可通过泵或 加压瓶供给到皮托管220。
经由节流阀开口进入皮托管220的空气在皮托管的下端221 离开皮托管220。在一些实施方式中，可在皮托管220的下端221 设置切口(notch)226，通过该切口226可抑制大气泡的形成， 由此实现空气从皮托管220均一流出。
在空气从皮托管220流出期间，在皮托管220的内部形成压 强，该压强与皮托管220底端的奶的压强基本上相同。后者等于 由奶施加的流体静压和容器201的位于奶面上方的上部区域的 压力之和。
充填水平测量装置219还包括压力测量装置225，该压力测 量装置构造为测量皮托管220内部和容器201的位于最大充填水 平上方的区域之间的压力差，设备200正常运行时不超过该压力 差。在图2中，容器中奶的充填高度由虚线223表示，所述充填 高度由在容器201的最大充填水平时奶中气泡的典型比例得到。 该压力差等于在皮托管220下端的奶的流体静压。
当容器201中的奶包含气泡时，因为空气的密度比周围奶的 密度低得多，所以气泡对奶的流体静压的贡献可忽略。因此， 流体静压实质上取决于单位面积的奶质量。基于皮托管220内部 与容器201的位于最大充填水平上方的区域之间的压力差，可使 用“单位面积的奶质量”为单位来计算容器的充填水平，例如通 过测得的压力差除以地球表面的重力加速度。在一些实施方式 中，还可增加校正因子，通过校正因子考虑从容器201的底部到 皮托管220的下端221的距离。
压力测量装置225可包括压差传感器227，该压差传感器227 适于测量压力测量传感器227的与测量容积253的上部连接的第 一部分和压力测量传感器227的与测量容积253的下部连接的第 二部分之间的压力差。测量容积253的上部通过第一导管228与 皮托管220的内部连接，而测量容积253的下部通过第二导管229 与所述容器201的位于最大充填水平时的充填高度223上方的区 域连接。从而，在测量容积253的上部形成基本上等于皮托管220 的内部压力的压力，在测量容积253的下部形成基本上等于容器 201的上部压力的压力。由此，可通过压差传感器227测量皮托 管220内部和容器201的位于最大充填水平223上方的区域之间 的压力差。
当通过压力测量传感器227测量压力差时，不需要压力测量 传感器227与奶之间的接触，由此能够防止压力测量传感器227 的钙化和/或酪化。此外，在测量容积253内部的压力测量传感 器227可被可靠地容纳，使得例如在设备200的清洁过程中保护 压力测量传感器227免于损坏。
在一些实施方式中，可在皮托管220内部在第一导管228的 端部设置滴口突出部(drip projection)230。可替换地或附加地， 可在容器201内部在第二导管229的端部设置滴口突出部231。从 而，例如，如果挤奶真空被完全充满的容器201阻断，或者如果 仍然是湿的设备201未竖直保持而是例如在运送期间倒置保持， 则可防止奶或其它液体从容器201渗透进入导管228、229。
如果液体渗透进入导管228、229，则可能发生对抗液体和 压力测量传感器227之间的压缩空气的液体振动，由此空气被交 替地压缩和膨胀。由此，可能导致测得的压力差的干扰波动。 此外，在液体渗透进入导管228、229时可能发生对压力测量传 感器227的损坏。
在一些实施方式中，可进一步通过由如Gore-Tex或特氟纶 或烧结材料等透气而不透液体的材料制成的隔膜232、233保护 压力测量传感器227免于受潮。为了使隔膜232、233两侧之间的 压力平衡所需的气体交换保持在低水平，可使隔膜232、233和 压力测量传感器227之间的空间保持为小的空间(该空间可具有 大约0.02-0.1ml的体积)。
在一些实施方式中，可通过如派瑞林(parylen)等极端蠕 变(extremely creeping)保护液针对湿气损害处理压力测量传 感器227。
在一些实施方式中，充填水平测量装置219可包括适于加热 压差传感器227、优选是加热整个测量容积253的加热装置234。 加热装置234可例如包括加热电阻。通过加热压差传感器227和/ 或测量容积253，可防止或至少减少在压差传感器227上或在测 量容积253内产生冷凝水。
在这些实施方式中的一些实施方式中，测量容积253可由热 绝缘体围绕，加热装置设置在热绝缘体内。从而，可减少加热 测量容积和/或压差传感器227所需的能量，这使设备200能够低 能耗运行。
本发明不局限于充填水平测量装置219构造为上述构造的 实施方式。
在其它实施方式中，可设置两个绝对压力测量传感器，其 中一个绝对压力测量传感器设置在对应于最小充填水平的充填 高度222的下方，另一个绝对压力测量传感器设置在对应最大充 填水平的充填高度223的上方。奶的流体静压以及由此的充填水 平可通过由两个绝对压力测量传感器测得的压力的运算确定。
在另外的实施方式中，可设置压差测量传感器，压差测量 传感器的一侧布置在容器201的底部，压差测量传感器的另一侧 经由导管连接而与容器201的位于最大充填水平223上方的区域 连接。从而，可防止在两个绝对压力测量传感器之间的求差处 理中、源自两个绝对压力测量传感器的例如关于线性度、偏移 或温度历程等差异的问题。
在一些实施方式中，可在压差传感器和容器201的内部空间 之间设置弹性分离隔膜，其中可在弹性分离隔膜和压差传感器 之间的空间中充满油、例如硅油。从而，可防止奶和压差传感 器之间的直接接触，该直接接触可能导致压差传感器的钙化和/ 或酪化以及存在机械损伤压差传感器的风险。
在其它实施方式中，可通过布置在距容器201底部不同距离 的、例如布置在容器201侧壁的多个单电极测量容器201的充填 水平。水平交错(level-staggered)方式布置的这些单电极(测 量点)可与共用的对电极(counter electrode)配合，在距这些 单电极基本上恒定距离处，该共用的对电极在容器中从底部竖 直地向能呈现容器201的最大充填水平的充填高度延伸。由于奶 的电传导性，如果单电极位于奶面以下，该单电极和对电极之 间的电阻减小。通过将测得的对电极和单电极之间的电阻分别 与阈值比较，由此能够确定单电极中的哪一个位于奶面之下。 容器201中奶的充填高度可从已知的单电极的配置导出。
由于如果奶中存在气泡则奶的导电性降低，所以可由测得 的电阻进一步确定对电极和单电极之间的奶中的空气比例，由 此能够确定奶的密度。为补偿纯奶的导电性的差别，电阻可标 准化为在容器201底部测得的值。在纯奶的密度已知的情况下， 如果对所有的单电极执行该测量，则可确定在容器201的整个高 度分布上奶的密度分布。通过将该密度分布在容器高度上积分， 获得以“单位面积的奶质量”为单位的充填水平，其中在充填高 度上方密度为0。
在其它的实施方式中，可通过电容、电导或电感的测量方 法，或者借助漂浮物或浮体或通过超声波部件来确定充填水平。
设备200还包括控制单元236，控制单元236构造为：为了调 节排出开口的尺寸以维持预定区域、如最小充填水平和最大充 填水平之间的区域内的充填水平，该控制单元236根据由充填水 平测量装置219确定的容器201中的奶的充填水平来控制用于改 变排出开口的尺寸的部件213。
控制单元236可通过如蓄电池等电池238供电的电子模块 235而设置。电子模块235可连接到充填水平测量装置219。在实 施方式中，其中参照图2如上所述地构造充填水平测量装置219， 特别地，电子模块235可与压差传感器227和加热装置234连接， 并且可适于基于由压差传感器227测量的压力差来计算充填水 平，以及如果需要的话则运行加热装置234。
电子模块235可进一步与用于改变排出开口的尺寸的部件 213连接。在实施方式中，其中参照图2和4如上所述地构成部件 213，电子模块可特别地连接到盘驱动部件218，并且可适于控 制用于移动盘214的盘驱动部件218。
在一些实施方式中，控制单元236可适于控制用于改变排出 开口的尺寸的部件213，使得当容器的充填水平超过了预定的上 限阈值时增大排出开口，以及当容器的充填水平低于预定的下 限阈值时减小排出开口。
在参考图2如上所述地构造部件213的实施方式中，排出开 口可通过如下方式被增大：旋转盘214使得比该时刻布置在排出 单元211的开口215前方的开口大的开口401-407中的另一个开 口定位在开口215的前方。可通过将开口401-407中的较小的一 个开口定位在排出单元211的开口215的前方来减小排出开口。
当排出开口增大时，从容器201流出的奶流量增加。从而， 可以减小容器201的充填水平，使得充填水平再次降到上限阈值 以下。在非常大量的奶进入容器时，可能发生：在排出开口增 大后，容器的充填水平上升得比之前慢或保持恒定。在该情况 下，控制单元236可通过另一个增大的排出开口进一步增大奶流 量。例如，如果在排出开口的上次增大后的固定时间间隔期间， 奶流量未降低到上限阈值以下，则可实施以上步骤。排出开口 的尺寸可继续增大，直到充填水平降低到上限阈值以下。
当排出开口减小时，从容器201流出的奶流量减少。从而， 充填水平能再次上升到下限阈值以上。如果在固定时间间隔期 间奶流量未上升到下限阈值以上(其可能发生在非常小量的奶 流入时)，排出开口可继续减小，直到再次超过下限阈值。在一 些实施方式中，如果长时间不能达到下限阈值，则也可将排出 开口完全关闭，例如，通过将扇区408定位在排出单元211的开 口215的前方而关闭盘214的开口。
在一些实施方式中，上限阈值可等于最大充填水平223，下 限阈值可等于最小充填水平222。在其它实施方式中，上限阈值 可比最大充填水平223小，下限阈值可比最小充填水平大。例如， 上限阈值可等于最大充填水平的大约90％，下限阈值可等于最 小充填水平的大约110％。从而，甚至能够防止轻微地超过最大 充填水平和减少到最小充填水平以下。
在一些实施方式中，最小充填水平可定义为容器中的奶达 到皮托管220的下端时的充填水平，其中，在设备200运行期间， 容器中的该奶具有最小的气泡比例，例如基本上无气泡的奶。 在该实施方式中，降低到最小充填水平以下会妨碍借助充填水 平测量装置219对充填水平的测量，因为在该情况下皮托管的下 端可能位于奶面之上，使得奶的流体静压与皮托管220的内部气 体压力之间的压力平衡不再存在。在一些实施方式中，最大充 填水平可定义为奶达到导管229开口的充填水平，其中，在设备 200运行期间，该奶中存在最大比例的气泡，其可通过试验确定。 在该实施方式中，超过最大充填水平可导致奶渗透进入导管 229，并污染压差测量传感器227。
因此，当超过比最大充填水平小的上限阈值时，排出开口 的增大能有助于防止奶对压差传感器227的污染，以及当未达到 大于最小充填水平的下限阈值时，排出开口的减小能有助于保 证通过充填水平测量装置219连续地测量充填水平。
如上所述，通过容器201的排出开口的奶流量取决于排出开 口的尺寸和容器201的充填水平，其中，充填水平越高，获得的 奶流越强烈。
当从供给单元202进入容器201的奶流量位于在最小充填水 平222的排出开口的设定尺寸获得的奶流量和在最大充填水平 223的排出开口的设定尺寸获得的奶流量之间的范围时，能建立 平衡，其中充填水平取最小充填水平222和最大充填水平223之 间的值。在该值，供给到容器201的奶流量和从容器201排出的 奶流量基本上相等。通过改变排出开口的尺寸，可改变能建立 平衡状态的范围。
由于通过控制单元236执行排出开口的尺寸的改变，可改变 排出开口的尺寸直到排出开口具有以下尺寸：使得在供给和排 出之间能建立平衡或者容器201的充填水平仅发生较慢的变化。 从而，可防止或至少减少排出开口的尺寸的频繁变化。
在一些实施方式中，可在挤奶过程开始时关闭排出开口。 然后进入容器201的奶流量将导致容器201的充填水平上升，根 据充填水平可计算进入容器201的奶流量，以下将具体解释。
当在挤奶过程中超过了充填水平的上限阈值时，可根据计 算的奶流量确定排出开口的尺寸，利用计算的奶流量可建立进 入容器201的奶流量和流出容器201的奶流量之间的平衡状态， 其中充填水平位于在上、下限阈值之间的平衡状态。随后，可 借助于部件213设置排出开口的所确定的尺寸。
当在后一时间点进入容器201的奶流量增加时，可能再次发 生超过上限阈值。但是，如果进入容器201的奶流量减少，则可 能发生达不到下限阈值。
在两种情况下，可根据可基于充填水平和排出开口的当时 尺寸计算的当时奶流量(以下将详细说明)，确定排出开口的尺 寸，利用该尺寸可在当时的奶流动下建立进入容器201的奶流量 和流出容器201的奶流量之间的平衡状态，其中充填水平位于在 上、下限阈值之间的平衡状态。随后，可借助于部件213设置排 出开口的所确定的尺寸。
在如上所述的通过具有多个开口401-407的盘214来改变排 出开口的尺寸的实施方式中，可具有为每个开口401-407确定的 奶流量的平衡间隔，在该平衡间隔可建立具有在上、下限阈值 之间的充填水平的平衡状态。其中，间隔的上限对应于在等于 上限阈值的充填水平通过排出开口的奶流量。间隔的下限对应 于在等于下限阈值的充填水平通过排出开口的奶流量。
在一些实施方式中，开口401-407中的一些开口或所有开口 的平衡间隔可为从大约0.5kg/min到大约12kg/min的奶流量范围 的子范围。
为了确定在当时的奶流量下能够建立平衡状态的排出开口 的尺寸，可选择排出开口的一个有效尺寸，使得当时的奶流量 位于平衡间隔。
如果利用排出开口的任意有效尺寸都不能使当时的奶流量 位于平衡间隔，则当超过上限阈值时，可将盘214的开口401-407 中的下一个与当时放置在排出开口215前方的开口相比较大的 开口定位到排出开口215的前方。如果此后，在预定的时间间隔 内未下降到上限阈值以下，则可再次转换为下一个更大的开口。
如果未达到下限阈值，并且不具有可建立平衡状态的排出 开口的有效尺寸，则可将盘214的开口401-407中的下一个与当 时位于排出开口215前方的开口相比较小的开口定位到排出开 口215的前方。如果此后，在预定的时间间隔内未超过下限阈值， 则可再次切换到下一个更小的开口。
本发明不限于基于当时的奶流量确定排出开口的将被设置 的尺寸的实施方式。在其它实施方式中，由于在不同时间点对 奶流量的测量，可进行奶流量的推测(extrapolation)。
例如，在一些实施方式中，可根据当时奶流量的值和在往 回推预定时段的时间点测量的奶流量值进行奶流量的线性推 测。为该目的，可确定奶流量随贯穿测量值的时间变化的线性 函数。在其它实施方式中，也可根据两个以上的测量值进行推 测，例如利用线性函数拟合测量值，以及也可进行非线性推测， 例如利用平方函数(square function)拟合测量值。在推测中， 基于目前测量的奶流量和过去测量的奶流量，通过将之后的时 刻加入适用测量值的该函数来估计之后的时刻的奶流量。
然后可如上所述地对可建立平衡状态的排出开口的尺寸进 行确定，其中可使用奶流量的推测值来替代当时的奶流量。从 而，可更好地考虑奶流量的短期变化。
在一些实施方式中，可将改变排出开口的尺寸的部件213 构造为使得可设置一组尺寸的排出开口，从而可以减少排出开 口的尺寸的改变次数。在参考图2的上述实施方式中，这可通过 开口401-407的尺寸的适当选择来实现，以下将具体解释。
可选择开口401-407的尺寸使得在预定的充填水平通过开 口的奶流率相差预定的流率差，其中，预定的充填水平例如是 最小充填水平222和最大充填水平之间的平均充填水平。
例如，可选择开口401-407的尺寸，使得在容器201的充填 水平为0.01kg/cm2(对应大约100mm的充填高度)时，产生 10.5kg/min、9.0kg/min、7.5kg/min、6.0kg/min、4.5kg/min、 3.0kg/min和1.5kg/min的流率。通过将不具有开口的扇区408定 位在排出单元211的开口215的前方，还可设置不同于1.5kg/min 的最小开口407的流率的零流率。因此，在0.01kg/cm2的预定充 填水平取得的包括无开口扇区408的盘214的相邻扇区的流率在 本示例中相差1.5kg/min的预定流率差。
可根据以下等式来获得在开口401-407之间的连续切换操 作间的时间段tschalt的估算值：
t schalt ≈ V max - V min ΔF - - - ( 3 ) ]]>
其中，Vmax表示在最大充填水平时容器201中的奶量，Vmin 表示在最小充填水平时容器201中的奶量。ΔF表示相邻开口值之 间的流率差。
在上述实施例中，最大充填水平可取值0.015kg/cm2，对应 大约150mm的充填高度223，以及最小充填水平可取值 0.003kg/cm2，对应大约30mm的充填高度222，其中最大充填水 平和最小充填水平时容器201内的奶量差可为650g。如果以 1.5kg/min的流率差通过切换到开口401-407中的下一个更大的 开口来提高30mm的最小充填水平时的奶流量，根据等式(3)， 从最小充填水平直到达到最大充填水平需要大约26秒的时间 段。直到达到最小充填水平的相应的时间段由在最大充填水平 以1.5kg/min的流率的减少所产生。由于相邻开口401-407之间的 流率差相同，该估算与排出开口的设定尺寸无关。
在本发明的实施方式中，由等式(3)限定的最大充填水平 和最小充填水平时容器201内的奶量差和流率差之间的比可大 于约20秒。由此，可保证排出开口尺寸的连续变化之间的时间 段足够长，以防止盘214的相邻开口401-407之间的快速切换， 该快速切换可能导致设备214的较高的能耗。
设备200还包括适于根据排出开口的设定尺寸和由充填水 平测量装置219确定的容器201中的奶充填水平来计算进入容器 201的奶流量的估算单元237。估算单元237可由电子模块235提 供，该电子模块235可包括适于进行进入容器201的奶流量的计 算的处理器。
从供给单元202流入容器201的奶可从容器201的排出开口 流出容器201并进入收集室240，或者保留在容器201中。如果进 入容器201的奶比流出的多，则将导致容器201的充填水平的上 升。当流入和流出的奶量相等时，容器201的充填水平维持恒定， 以及当流出的奶量大于流入的奶量时，充填水平降低。
相应地，运用下列等式：
F in = ds dt A + F - - - ( 4 ) ]]>
其中，Fin表示进入容器的奶流量，ds/dt表示充填水平的时 间导数(temporal derivation)，A表示容器的横截面积，以及F 表示通过排出开口的奶流量。
右边的第一项描述了流入容器201的奶量和流出容器201的 奶量的差，其将导致充填水平s的变化，以及F表示通过排出开 口的奶流量。
容器201的横截面积A是容器201的几何尺寸，在容器201的 形状已知的情况下，该横截面积是可计算的。ds/dt可由两个连 续时间点的充填水平之差计算得到，F可根据容器排出开口的尺 寸和充填水平计算，上文有更详细的解释。
估算单元237可适于根据等式(4)计算进入容器201的奶流 量。在其它实施方式中，可使用其它近似方法。例如，可忽略 容器201的充填水平的变化，通过计算通过容器201的排出开口 流出容器201的奶流量近似计算出奶流量。当在如上所述的容器 201中建立了流入量和流出量之间的平衡，或者仅存在充填水平 的小的上升和下降时，通过该近似可取得良好的精度。
在一些实施方式中，控制单元236可适于将容器201的充填 水平保持在较窄的范围，其可通过将上限阈值和下限阈值设置 为彼此较接近的值来实现。在这些实施方式中，由于充填水平 的变化较小，如果奶流量在比排出开口的尺寸连续改变之间的 持续时间长的时间段平均，则在这些实施方式中流入容器201 的奶流量可近似等于流出容器201的奶流量。替代平均或除平均 之外，在这些实施方式中，可设置排出开口的可设定尺寸的特 别细的分级，使得当排出开口的尺寸改变时，容器201的奶流量 的改变较小。
在一些实施方式中，在计算进入容器201的奶流量之前，可 对由充填水平测量装置219测量的充填水平进行时间平均。从 而，可使由例如挤奶机的真空泵的压力急变或由掉进容器201 的奶滴导致的测得的充填水平的高频部分减小。由于平均，可 抑制例如来自压差传感器227的信号的、频率高于位于大约1HZ 到大约10HZ范围的极限值的频率部分。
在一些实施方式中，可借助连接到压差传感器227的电压频 率转换器进行测得的充填水平的时间平均，电压频率转换器可 设置在电子模块235中。从而，可实现简单且准确的平均。
通过对计算的进入容器201的奶流量积分(integration)可 计算出挤奶过程中进入容器201的奶总量，该奶总量基本上等于 挤奶过程中由动物产出的奶总量。从而可确定奶的总量。可利 用由估算单元237计算的进入容器201的奶流量的数值积分进行 以上积分。可通过设置于电子模块235的处理器进行该数值积 分。
在其它实施方式中，也可利用通过排出开口的奶流量F的积 分来确定奶总量。由于在挤奶过程的开始和结束时容器201是空 的，所以由通过排出开口的奶流量的积分而获得的来自容器201 的奶流量的积分也对应于产出的奶总量。由于在本积分中不考 虑其确定可被一定的不精确性影响的充填水平的时间导数，因 此可精度提高地确定奶总量。
容器201可具有高的、细长的形状。例如，容器201可具有 大约18cm的高度以及大约55cm2的底面。容器201的高度可沿图 2中从顶部到底部的延伸方向测得，以及底面可在与图2的绘图 面垂直的图2的水平面测得。从而，可保持垂直方向与容器201 的竖直方向的偏差小的效果。
在一些实施方式中，可由容器201的垂直侧壁限定容器201 的竖直方向。以下参考图5更详细地解释确定容器201的竖直方 向的其它可能性。
在一些实施方式中，设备200可包括可连接到电子模块235 或可设置在电子模块235内的已知类型的倾斜度传感器239。倾 斜度传感器可适于测量容器201的竖直方向关于垂直方向的倾 斜度。估算单元可根据由倾斜度传感器测得的倾斜度校正测得 的奶流量和/或测得的奶总量，例如通过乘以取决于倾斜度的校 正因子来校正。关于确定的倾斜角度的校正因子，可通过在已 知倾斜角度的情况下向供给单元202供给已知量的液体、如奶， 并且通过测量由设备200测得的奶总量来实验性地确定。然后， 由供给到设备200的液体的量与测得的液体量之间的关系得出 校正因子。在估算单元237中，可存储具有对应不同倾斜角度和 /或倾斜方向的校正因子的数值表，并且估算单元237可通过该 数值表实施测得的奶流量和测得的奶总量的校正。
设备200可包括用于关闭端口212的装置241，端口212可连 接挤奶机、通向收集室240并且形成收集室240的出口。装置241 可包括可通过枢转杆255连接到旋转轴243的板242。旋转轴243 可穿过收集室240的底部，并且以可旋转和密封的方式被接收在 该底部。枢转杆255可借助驱动部件244围绕轴243旋转，驱动部 件244可包括例如具有在大约10°至大约60°范围的旋转角度的 旋转磁铁。从而板242可向端口212的前方移动以关闭端口212， 或者远离端口212移动以露出端口212。
板242可具有由钢、塑料或硬橡胶制成的平的圆柱形式，其 具有大约18mm至大约20mm的直径以及大约3mm的高度。端口 212的口部可具有16mm的内径，使得端口能被板242完全封闭。 收集室240的底部基本上是平的，使得可通过板242实现端口212 的基本上完全密封的闭合。
装置241可用于在挤奶过程结束时关闭挤奶机与挤奶单元 之间的连接，使得挤奶真空不再作用到动物的奶头上，以及可 取下挤奶杯(milking cluster)。在一些挤奶机中，其可自动化 地进行。装置241可用于替换为该目的设置的已知的真空关闭阀 门或气动软管夹具。
在一些实施方式中，装置241可连接到电子模块235。电子 模块235可包括控制装置241的部件。这些部件可适于根据由估 算单元237测得的进入容器241的奶流量来检测挤奶过程的结 束，以及借助装置241在检测到挤奶过程结束时关闭端口212。 为检测挤奶过程的结束，可将测得的奶流量与阈值比较，当测 得的奶流量下降到阈值以下时，认为挤奶过程完成。
具有压力测量传感器227的测量容积253、加热装置234、电 子模块235、电池238和倾斜度传感器239可容纳到电子隔间 (compartment)301中，其中，该电子隔间可安装到容器201的 一侧。电池238可从下方延伸地安装在电子隔间301的下部。电 池238的锁定可构造为较弱，使得当设备200落下时电池238将从 其锁定中释放。从而，可降低设备200在与底部碰撞时被破坏的 风险。此外，为充电可从设备200移除电池238，可独立于设备 200对电池充电。当使用大量设备200时，例如对一群山羊挤奶 而同时使用如50个设备200时，以上对电池238的处理必然是有 利的。
电子隔间301可包括用于操作设备200的键盘304和用于输 出设备200的测量值的显示部302。
图5示出了根据本发明的用于在挤奶过程中测量动物产奶 量的另一个设备500的示意性剖视图。在图5和图2中，相同的附 图标记用于表示设备200和500的彼此相应的部分。此外，为了 简洁，图5中未画出设备500的一些部件。特别地，在图5中未画 出充填水平测量装置219、具有控制单元236和估算单元237的电 子模块235、电池238和倾斜度传感器239。但是，设备500可包 括具有与相应部件的上述特征对应的特征的类似部件。
设备500包括容器201。此外，设备500包括具有带杯203的 离心机头250的供给单元202、可连接到挤奶机的端口205、供给 开口204以及通向容器201的奶排出开口206。离心机头250及其 部件的特征可对应于参考图2描述的上述特征。经由端口205进 入供给单元202的、与奶混合的空气可通过上端设置在离心机头 250中的旁通管路207，同时奶通过奶排出开口206流入容器201。
在设备500中，旁通管路207与参考图2-4所述的设备200的 穿过容器竖直延伸不同。替代地，旁通管路207在容器201内部 弯向容器的侧壁，并沿侧壁向下穿过。在一些实施方式中，旁 通管路207也可穿过容器201的侧壁并沿容器201的外侧延伸或 从离心机头250的上部中心向上或朝向该侧壁并沿容器201的外 侧延伸。
在离心机头250的奶排出开口206的下方，基本上水平的、 人字形屋顶(gable-roof)或锥形的分配板551可布置在容器201 内。分配板551可具有比奶排出开口206的半径大的半径，使得 通过奶排出开口206进入容器201的奶撞击分配板551，并从分配 板551指向容器201的侧壁。
奶可从分配板551和容器201的侧壁之间进入容器201。分配 板551的边缘553与容器201的侧壁之间的距离可构造为使得分 配板551和侧面之间的区域的横截面积大于或等于奶排出开口 206的横截面积。从而，能保证流过奶排出开口206进入容器201 的奶能从分配板551和容器201的侧壁之间流出。在一些实施方 式中，分配板551的边缘553与容器201的侧壁之间的距离可取大 约1.5mm到大约3mm的范围的值，例如大约2mm的值。
通过分配板551的边缘553和容器201的侧壁，限定了转移开 口，通过该转移开口，进入容器201的奶能流到容器201的侧壁 并且沿侧壁向下流。从而，可实现特别均匀且基本上无撞击的 奶转移入容器201，以及可以减少容器201内泡沫的形成。在一 些实施方式中，在分配板551和容器的覆盖面之间可设置基本上 竖直的滤筛552。通过滤筛552，奶中的不纯物如秸秆的残渣可 被保留并收集，以降低容器201内的污染。在一些实施方式中， 分配板551和滤筛552可从容器201移除，以使分配板551和滤筛 552的清洁更容易。
在一些实施方式中，滤筛552可离开分配板551的边缘553 一定距离，以获得流过边缘553的更加均匀的奶流。在一些实施 方式中，滤筛552可离开分配板551的边缘553大约5mm至大约 7mm的距离。
此外，设备500包括构造为从容器201排出奶的排出单元 211。排出单元211具有开口215，奶可通过该开口215从容器201 流入收集室240。旁通管路207的下端210通向收集室240，使得 奶和空气在收集室240内再次混合。通过端口212，排出单元211 可与可被施加挤奶真空的挤奶机的挤奶管路连接。
排出单元211包括用于改变排出开口的尺寸的部件213，奶 可通过该排出开口从容器201流入收集室240。所述部件包括布 置在排出单元211的开口215前方并且具有至少两个不同尺寸的 开口的盘214。盘214的特征可对应于如上参照图2和图4描述的 特征。
通过绕轴217旋转盘214，将盘214的开口401-407中的一个 开口定位到排出单元211的开口215的前方，使得该一个开口形 成奶可通过其流出容器201的排出开口。该排出开口的尺寸可通 过将开口401-407中的另一个开口定位到开口215的前方来改 变。
轴217穿过容器201的底部进入安装有例如步进马达等马达 218的隔间505，其中，马达218用于使盘214绕轴217旋转。轴217 可由轴承501支撑。通过齿轮502、503，可提供马达218的旋转 速度与盘214的旋转速度之间的减小，由此可更准确地定位盘， 并且只需较小的力就足以移动盘214。通过在轴217上并在盘214 下方的、例如为O形环形状的密封件550，可基本上防止奶侵入 隔间505。
在安装到轴217的齿轮503和轴承501之间，或在齿轮503和 替换轴承501的安装到容器201另一组成部件之间，可安装压力 弹簧504，该压力弹簧将轴承501的齿轮503或另一组成部件推 离，以及将盘214压到排出单元211的开口215的边缘上。从而实 现了盘214和开口215的边缘之间的良好密封，使得奶不会从盘 214和开口215的边缘之间流过。
容器201具有用图5中附图标记507表示的虚线勾勒的预定 的竖直方向。在设备500的操作期间，设备500可以以竖直方向 507垂直延伸的方式找正(align)。可利用该找正对设备500进行 校正。
在一些实施方式中，容器201的侧壁可平行于竖直方向507。 例如，容器201可以是筒状，竖直方向507可由筒轴线的方向限 定。
至少在容器201的在设备500的常规操作下不低于的最小充 填水平和在设备500的常规操作下不超过的最大充填水平之间 的范围，容器201内部空间的横截面积可以恒定，如上所述地参 考图2、图3和图4，可通过相应构造的控制单元对排出开口尺寸 的适当控制来实现上述最小充填水平和最大充填水平之间的范 围。
在该方面，容器的横截面积由位于容器201内部的平面的区 域的表面面积限定，其中该平面与容器201的竖直方向507正交。
本发明不限于容器201具有垂直侧壁的实施方式。在其它实 施方式中，容器201的侧壁或侧壁的一部分也可相对于竖直方向 507弯曲。在该实施方式中，合适形状的容器201的竖直方向也 可以以如下方式确定：容器内部的横截面积可在最小和最大充 填水平之间的范围为常数。
在一些实施方式中，盘214绕其旋转的轴217可相对于竖直 方向507倾斜，其中竖直方向507和轴217之间包围如图5的附图 标记509所表示的角度。此处，角度509可取大约2度至大约10 度的范围的值。
由于轴217相对于竖直方向507倾斜，所以如果竖直方向507 是垂直取向的，则盘214的一部分位于盘214的中心以下。排出 单元211的开口215可相对于盘214布置成使得盘214的开口 401-407中当时位于开口215前方的那个开口位于盘中心以下。 从而，可获得容器201的排出开口的特别深的位置，有利于奶从 容器201中有效地排出。
容器的底面可包括区域510，该区域基本上与竖直方向507 正交。该底面的另一个区域511可基本上平行于盘214的底面。 开口215可位于区域511，以及开口的边缘可布置为低于区域510 的由图5中的虚线506表示的高度。从而，利用竖直方向507的垂 直朝向，奶可通过开口215和盘214的开口401-407中位于开口 215前方的开口从容器201排出，使得区域510不再被奶覆盖。从 而，当挤奶过程完成时在奶从容器201排出后，容器201中的剩 余奶可减至最少。
本发明不限于开口215和用于改变排出开口尺寸的部件213 定位在容器201的底部的实施方式。在其它实施方式中，开口215 也可布置在容器201的侧壁，盘214的轴可穿过容器201的侧壁， 使得盘214的轴与竖直方向507正交。开口215可布置于轴217的 下方，以减少容器201中的在竖直方向507垂直朝向时不能通过 开口215排出的奶的剩余量。
本发明不限于如上参照图2-5描述的用于改变排出开口尺 寸的部件213包括具有多个开口的可旋转支撑盘的实施方式。
在其它实施方式中，用于改变排出开口尺寸的部件213包括 排出单元211的两个或更多个开口，该开口可单独和/或彼此结 合地打开，其中排出开口由一个或多个打开的开口形成。以下 参照图6a-6c说明该用于改变排出开口尺寸的部件213。
部件213可用在用于用于在挤奶过程中测量动物产奶量的 设备600中，该设备600的其它特征可对应于上述设备200、500 的特征。
图6a示出了从用于在挤奶过程中测量动物产奶量的设备 600的容器201的竖直方向观察的用于改变排出开口尺寸的部件 213的示意性俯视图。图6b示出了沿与图6a的绘图面正交的平面 650的示意性剖视图，图6c示出了沿与图6a的绘图面以及平面 650正交的、穿过容器201的侧壁延伸的平面651的示意性剖视 图。
在图6a所示的实施方式中，用于改变排出开口尺寸的部件 213设置在容器201的底部。但是，在其它实施方式中，部件213 也可设置在容器201的侧壁。
部件213包括具有第一开口603、第二开口604和第三开口 605的关闭部件601以及第一关闭机构654、第二关闭机构655和 第三关闭机构656。第一关闭机构654适于露出或关闭第一开口 603。相应地，第二关闭机构655和第三关闭机构656分别适于露 出或关闭第二开口604和第三开口605。
在一些实施方式中，关闭部件601可包括厚度在大约3mm至 大约6mm范围的金属板。关闭部件601可通过如粘结等方式安装 到金属板602。金属板602可具有比关闭部件601厚的厚度，并且 包括位于开口603、604中的每一个开口下方的、比开口605尺寸 大的开口，开口603-605位于金属板的该开口的上方。由于金属 板602，可防止或者至少减少关闭部件601的扭曲。由于该配置， 可实现特别薄的关闭部件601，关闭部件601的流动特性几乎独 立于流速，因此较容易校准，并因此特别适于均匀的大规模产 出。
关闭部件601可设置于容器201的底部或在其它实施方式中 设置于容器201的侧壁，收集室240可定位在关闭部件601的远离 容器201内部的一侧。因此，奶可从容器201的内部通过由关闭 机构654-656露出的一个或多个开口而流入收集室240。
此外，与上述的参照图2至图5描述的实施方式类似，旁通 管路(图6a-6c未示出)可通向收集室240，所述旁通管道适于 向收集室240供给在离心机头中与奶分离的空气，使得奶和空气 在收集室240内彼此混合。此外，端口212可通向收集室240，所 述端口可连接至挤奶机的挤奶管路。
在一些实施方式中，开口603-605的尺寸形成为使得通过开 口605的奶流量是通过开口604的奶流量的大约两倍、通过开口 604的奶流量是通过开口603的奶流量的大约两倍。如上所述， 通过各个开口603-605的奶流量取决于容器201的充填水平。但 是，由于奶流量对充填水平的依赖形式对于所有的开口603-605 基本上相同，所以通过开口603-605的奶流量之间的关系可基本 上独立于容器201的充填水平。可通过开口603-605的横截面积 和形式的适当选择来设定通过开口603-605的奶流量之间的关 系。
在这些实施方式中，设备600的控制单元可适于根据0至7 范围内的二进制数来控制关闭机构654-656。此处，当二进制数 的最低有效位等于1时，打开第一(最小)开口603，当最低有 效位等于0时，关闭第一开口603。当最高有效位等于1时，打开 第三(最大)开口605，当最高有效位等于0时，关闭第三开口 605。当中间位等于1时，打开第二开口604，当中间位等于0时， 关闭第二开口604。
如果二进制数的值为0，结果所有三个开口603-605都关闭。 如果二进制数的值为7，则所有三个开口603-605都打开。当分 别为1-6范围的值时，开口603-605中的一部分打开，一部分关 闭。通过开口603-605的奶总量基本上等于二进制数的值与通过 开口603-605中的最小开口的奶流量的乘积。
这些当时打开的开口603-605形成供容器201内的奶通过以 流入收集室240的排出开口。如果开口603-605中的一个以上的 开口被打开，则排出开口由多个子开口构成，该些子开口被关 闭部件601的区域和/或关闭机构654-656中的部分彼此分离，排 出开口由多个当时打开的开口603-605的整体形成。如果仅打开 开口603-605中的一个，则排出开口由开口603-605中的当时打 开的那个开口形成。
与二进制数的数位对应地控制关闭机构654-656，如果该二 进制数增加1或减少1，则通过排出开口的奶流量相应地增加或 减少与当开口603打开时通过开口603的奶流量对应的预定流率 差。此处流率差基本上等于各二进制数的初始值。
类似上面参考图2-5描述的实施方式，在最大充填水平时容 器201内的奶量与在最低充填水平时容器201内的奶量的差值和 流率差之间的比值可大于20秒，其有利于减少在开口603-605的 打开状态和关闭状态之间的切换操作的次数。
类似上面参考图2-5描述的实施方式，对于排出开口的至少 一个或所有的可调节尺寸有效的是：在排出开口的各尺寸下， 可建立具有在最大和最小充填水平之间的充填水平的平衡状态 的奶流率的范围是大约0.5kg/min至大约12kg/min范围的子范 围。
本发明不限于三个开口603-605构造在共用的关闭部件601 中的实施方式。在其它实施方式中，可设置多个关闭部件，其 中构造有开口603-605中的一个或多个。
此外，本发明不限于设置三个开口603-605的实施方式。在 其它实施方式中，可设置更多或更少的开口。开口可包括不同 的尺寸，以及构造成使得通过开口的奶流量分别等于通过最小 开口的奶流量与2的幂的乘积，以及，可与二进制数的数位对应 地控制与开口关联的关闭机构，以关闭部分或所有的开口。
然而，本发明不限于根据二进制数的数位打开或关闭开口 的实施方式。在其它实施方式中，可设置多个不同尺寸的多个 开口，其中一个开口打开，其它开口分别关闭，或者可设置多 个相同尺寸的开口，并且通过改变打开的开口数量来控制奶流 量。
以下，将详细解释用于关闭和露出第三开口605的关闭机构 656。用于关闭和露出第一开口603和第二开口604的关闭机构 654、655可具有基本上相同的构造。
关闭机构656包括可在覆盖并由此关闭开口605的第一位置 和露出开口605的第二位置之间移动的滑动部608。滑动部608 可包括由与容器201连接的导轨627-629引导的零件626，使得滑 动部608可沿引导方向直线移动，该引导方向平行于关闭部件 601的面对容器201内部的表面。在一些实施方式中，滑动部608 的零件626可具有基本上柱状的形式，该零件626可在基本上柱 状的腔体630的内部移动。
滑动部的零件626包括永磁体625。螺线管622布置成使得： 当电流通过时，经由螺线管622向永磁体625施加力。取决于电 流的方向，永磁体625和与永磁体625连接的滑动部608可朝向开 口605移动以关闭开口605、或者远离开口605移动以露出开口 605。螺线管622可包括围绕滑动部608的零件626的环形线圈， 其中，永磁体625位于零件626内。
当滑动部608移动时，滑动部608可在关闭部件601的表面滑 动。由于在滑动部608的面对关闭部件601的一侧的凹部624，可 降低滑动部608与关闭部件601之间的摩擦。
腔体630穿过容器201的侧壁延伸进入与容器201相邻的空 间660内部，螺线管622位于空间660中并且在一些实施方式中空 间660可为电子隔间301(图3)。腔体630可包括液密(liquid-tight) 壁，以防止液体渗入容器，例如防止奶和/或清洗液进入空间 660。
滑动部608的零件626可具有比腔体630内径小的外径，使得 当滑动部608移动时，液体可从滑动部608的零件626与腔体壁之 间流过。从而，可减小当移动滑动部608时必须克服的阻力，并 且液体的交换有助于防止腔体630的污染。
在容器201的侧壁，可设置突入容器201内部的引导延伸部 619。从而，特别是当滑动部608位于或靠近关闭开口605的位置 时，可实现滑动部608的改进的引导。
在图6b中，第一虚线652表示永磁体625的远离容器201内部 的端部在滑动部608覆盖开口605时的位置。第二线653表示永磁 体625的远离容器201内部的端部在滑动部608露出开口605时的 位置。位置652、653可分别在距离螺线管622端部的螺线管622 长度的三分之一和三分之二的距离。从而，可取得螺线管622 的作用到永磁体625的较强的力的效果，以及当电流流过时，可 取得穿过螺线管622的永磁体625的确定移动方向。
滑动部608可包括第一切口623和第二切口610，第一切口 623可布置在例如滑动部608的远离关闭部件601的上表面，第二 切口610可布置在例如滑动部608的一侧。在容器201上可安装第 一弹簧616和第二弹簧613，第一弹簧616在滑动部608的关闭位 置接合第一切口623，第二弹簧613在滑动部608的打开位置接合 第二切口613。从而，滑动部608可保持在打开位置和关闭位置， 使得当流过螺线管622的电流切断时，滑动部608保持在其位置。 因此，仅在改变滑动部608的位置时需要电流流过螺线管622(脉 冲电磁铁技术)。从而，即使在较强的磁力时，设备600消耗的 能量也可保持很低，这特别有利于利用电池的移动操作。
在其它实施方式中，为保持滑动部，可替换弹簧613、616 设置作用在滑动部608的永磁体625上的适当定位的永磁体。
设备600的控制单元236可与关闭机构654-656连接，控制单 元236适于控制关闭机构654-656以关闭和露出开口603-605。在 如上所述地构造关闭机构654-656的实施方式中，控制单元236 可适于控制通过关闭机构654-656的螺线管的电流。
在其它实施方式中，关闭机构654-656也可气动地打开或关 闭，例如通过隔板或活塞单个或彼此结合地打开或关闭。
在其它实施方式中，部件213可包括可沿引导方向直线移动 的盘，其中沿引导方向布置至少两个开口，盘的底面与排出单 元211的开口215的边缘接触。在这些实施方式中，盘可为具有 至少两个开口的基本上长方形的带状，引导方向可沿带的长度 方向延伸。可通过线性驱动实现盘得直线运动，例如以与上述 参照图6a-6c描述的方式类似的方式，通过永磁体和当电流通过 螺线管时对永磁体施力的螺线管来实现。
在其它实施方式中，可连续改变排出开口的尺寸。以下将 参照图7说明该实施方式。
图7示出了在一些实施方式中可用来替代如上参照图2-5说 明的部件213的用于改变排出开口尺寸的部件213的示意图。部 件213包括可绕轴217旋转的盘714，其中轴217的特征可对应于 上面参照图2-5描述的轴217的特征。特别地，轴217可与盘驱动 部件218连接，盘驱动部件218适于使盘714绕轴217旋转。在一 些实施方式中，可设置：齿轮，其类似于上面参照图5描述的齿 轮502、503；轴承，其类似于上面参照图5描述的轴承501；密 封部，类似于上面参照图5描述的密封部550；以及将盘714压到 开口215的边缘上的弹簧，其类似于上面参照图5描述的弹簧 504。
盘714的半径r取决于关于轴217的角度，其中半径r从在角 为0°时的第一半径r1增加到角为360°时的第二半径r2。从而， 盘714的外形可采用螺壳的形状。如图7所示，半径r不必沿顺时 针方向增大。在其它实施方式中，半径r也可沿逆时针方向增大。
轴217与排出单元211的开口215的在开口215的朝向轴217 那侧的边缘部分之间的距离d可大于或大约等于第一半径r1，以 及轴217与开口215的远离轴217的边缘部分之间的距离D可小 于或大约等于第二半径r2。从而，根据盘714的位置，盘714可 完全地或部分地覆盖开口215，或者盘714可露出开口215。
不被盘714覆盖的开口215或开口215的部分分别地形成供 奶从容器201流出的排出开口。通过旋转盘714，可在打开位置 和关闭位置之间连续地改变排出开口的尺寸，其中，在该打开 位置，盘714的具有大约等于第一半径r1的半径的区域位于开口 215附近，在该关闭位置，盘714的具有大约等于第二半径r2的 半径的区域位于开口215附近和上方。
在一些实施方式中，盘714的半径r可具有取决于角度的指 数，使得盘714的边缘具有基本上对数螺线的形式。
在其它实施方式中，为连续地改变排出开口的尺寸可采用 可变光圈、猫眼光圈(cat’s eye diaphragm)或者可侵入开口215 的锥体。
在排出开口的尺寸可连续改变的实施方式中，为改变排出 开口的尺寸可使用为步进马达或齿轮马达的马达。也可替代马 达采用气动或磁力旋转或直线驱动器。驱动器可构造成提供较 高的定位精度，以在值的整个范围内实现排出开口尺寸的可重 复设定。
在本发明的排出开口的尺寸可连续调节的实施方式中，可 对排出开口尺寸的多个离散值校准作为容器201的充填水平的 函数的通过排出开口的奶流量。例如，在参照图7描述的实施方 式中，可对盘714的多个旋转角度校准通过排出开口的奶流量。 对于该些尺寸之间的排出开口的尺寸，可在为排出开口的相邻 尺寸确定的奶流量之间进行插值(interpolation)，以确定通过 排出开口的奶流量。对于排出开口的尺寸的离散值，可如上面 参照图2-5描述地，从排出开口的尺寸和充填水平来计算奶流 量。
在一些实施方式中，盘214的开口401-407或者开口 603-605可分别具有分别基本上垂直于盘214的表面或者垂直 于关闭部件601的表面的边缘。与开口401-407的边缘或者开口 603-605的边缘分别为圆角的实施方式相比较，由于竖直和尖锐 (sharp-edged)的边缘可产生特别高的精度，因此可实现设备 200、500和600的改进的测量精度。如上参照图7描述的盘714 的边缘也可包括竖直和尖锐的边缘。
在设备200、500的操作中，在挤奶过程中动物产出的奶可 经由供给单元202供给到容器201。可如上所述地通过充填水平 测量装置219测量容器201中奶的充填水平。根据测得的充填水 平，可如上所述地改变排出开口的尺寸，其中，排出开口的尺 寸被设置成使得容器201中奶的充填水平保持在预定范围，该预 定范围可由最小充填水平和最大充填水平确定或由阈值确定。 如上所述地，可从排出开口的设定尺寸和测得的充填水平计算 进入容器201的奶流量和/或进入容器201的奶总量。